CN209402484U - 一种压控调谐选频网络 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压控调谐选频网络，包括电源滤波电路、LC谐振电路、接入电容、反馈电路和3个端口P1、P2、P3。其中，LC谐振电路采用变容二极管Cv、电感L、电容Cs与电容C3串联构成LC谐振回路，实现对信号频率的选择功能。可控电压源经过电源滤波电路连接变容二极管的两端，可方便地改变变容二极管的电容值，实现信号选频智能化。反馈电路由电容C1、C2构成，将有源器件的部分输出信号接入输入端口，从而形成正反馈振荡。接入电容Cx连接在LC谐振电路和反馈电路之间。Cx的取值较小，由此对射频信号表现出较大的容抗，因此LC谐振电路的射频信号仅有很少的一部分进入有源器件，这样可明显降低有源器件极间电容对谐振网络的影响，提高频率稳定性。

Description

一种压控调谐选频网络

技术领域

本实用新型涉及调谐选频网络，特别涉及一种可调谐振频率的压控调谐选频网络。

背景技术

目前的调谐网络通常采用三点式LC振荡回路，其缺点是调节频率不方便，适用于采用固定振荡频率的情形，且易受到极间电容的影响，频率稳定性较差。

实用新型内容

本实用新型目的是：为振荡器提供一种可调谐振频率的压控调谐选频网络，该调谐选频网络可以通过电压调节谐振频率，并提高谐振电路的频率稳定性。

本实用新型的技术方案是：

一种压控调谐选频网络，包括LC谐振电路、接入 电容、反馈电路和3个端口P1、P2、P3；

所述LC谐振电路包括电容Cs、电感L、变容二极管Cv和电容C3，所述电容Cs一端连接电容C3，另一端连接电感L，电容C3的另一端接地，电感L的另一端接变容二极管Cv的负极，变容二极管Cv的正极接地；

所述变容二极管Cv的负极通过端口P1连接外部控制电压源；

电容Cs与电容C3之间的结点通过接入电容连接端口P2，端口P2连接外部的有源器件的输入端；

有源器件的输出端连接端口P3，端口P3与P2之间连接反馈电路。

优选的，所述端口P1与LC谐振电路之间还通过电源滤波电路连接，所述电源滤波电路包括滤波电容C0和扼流元件，所述扼流元件连接于变容二极管Cv的负极与端口P1之间，所述滤波电容C0连接于变容二极管Cv的正极与端口P1之间。

优选的，所述扼流元件采用电感L0或电阻R0。

优选的，所述有源器件采用晶体管或场效应管，端口P2与有源器件的基级或栅极连接，端口P3与有源器件的发射极或源极连接。

优选的，所述反馈电路包括电容C1、C2，所述电容C1一端及连接端口P2，另一端连接电容C2，电容C2的另一端接地，电容C1、C2之间的结点连接端口P3。

优选的，所述接入电容包括电容Cx，电容Cx的容值<<电容C1的容值。

本实用新型的优点是：

1．本实用新型的压控调谐选频网络，LC谐振电路采用变容二极管Cv、电容Cs、电容C3串联与电感L构成LC谐振电路，完成振荡频率的选择功能，通过电调节改变Cv的电容值，从而实现对电路谐振频率的调节，实现智能化。此外，电容Cs的使用，将具有较高Q值的集成平板电容与变容二极管Cv串联，大大地提高了谐振电路的Q值，从而降低了谐振电路的损耗。

2．本实用新型的反馈电路使有源器件的部分输出信号接入输入端口形成正反馈，从而形成振荡，调整C1与C2的比例可方便地设置反馈接入系数。

3．本实用新型的接入电容Cx，该电容取值很小，对射频信号表现出很大的容抗，因此LC谐振电路的射频信号仅有很少的一部分进入有源器件。这样可以明显降低极间电容对谐振网络的影响，使得整个谐振网络的谐振频率仅由LC谐振电路决定，不受反馈电容C1、C2和极间电容的影响。相较于传统Colpitts振荡电路，使得外加电压调谐振荡频率成为可能，具有较大的频率调节范围。同时由于极间电容的容值容易发生漂移且Q值很低，因此接入电容的使用使得整个谐振网络具有很高的频率稳定性，同时增加整个网络的Q值，降低相位噪声。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的压控调谐选频网络结构框图；

图2为本实用新型可选的两种有源器件；

图3为本实用新型的电源滤波电路的两种电路原理图；

图4 为本实用新型的LC谐振电路的原理图；

图5为本实用新型的反馈电路的原理图；

图6 为本实用新型的接入电容的原理图；

图7 为本实用新型的压控调谐选频网络电路结构原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供了一种压控调谐选频网络，在本实用新型的一种具体实施方式中，本实用新型所提供的压控调谐网络包括：电源滤波电路、LC谐振电路、接入电容、反馈电路和3个端口P1、P2和P3。其中，P1连接外部可控电压源。该可控电压源可采取多种方式实现电压输出的智能控制，包括采用MCU、环路滤波器输出不同的电压值以及直接进行手工调节。P2连接有源器件的1端口，P3连接有源器件的2端口。

如图2所示，有源器件可以是双极结型晶体管BJT或场效应晶体管FET，1端口表示BJT（或FET）的基级（或栅极），2端口表示BJT（或FET）的发射极（或源极）。Cbe、Cce、Cgs和Cds分别表示有源器件的极间电容。

如图3所示，电源滤波电路包括滤波电容C0和一个扼流元件，该扼流元件可采用电感L0或电阻R0。可控电压源的输出电压经过电源滤波电路加载在变容二极管的负极，可改变变容二极管的电容值。电源滤波电路的功能是防止外部控制电压源短路，确保直流电压加在变容二极管的负极。实际电路中L0、R0和C0应取较大值。

如图4所示，在LC谐振电路中，变容二极管Cv与L串联构成LC谐振电路，完成振荡频率的选择功能。其中，Cv为变容二极管，优选HBT工艺下BC结电容组成。BC结在反偏电压下呈现一定的势垒，其电容值灵敏地随着反偏电压在一定范围内变化。P1端口连接外部可控电压源，通过电调节改变Cv的电容值，从而实现对电路谐振频率的调节，实现智能化。电容Cs与谐振元件L和Cv串联，因此LC谐振电路的电容实际上是由电容Cs与可变电容Cv串联所等效的电容。通常而言，变容二极管的Q值比较低，而集成工艺下的平板电容都具有很高的Q值，串联适当的Cs电容可大大提高谐振电路的Q值，从而降低谐振电路的损耗。但这是以牺牲带宽为代价的，Cs越小，在外部控制电压源不变的情况下，可调带宽越小，Q值越高；反之，Cs越大，则可调带宽增加，Q值降低。应根据实际情形适当选取Cs的值，在本实例中优选Cs的电容值与变容二极管的电容值相当。此外，电容Cs还可以提高谐振电路的频率稳定性。当变容二极管由于某种原因（如温度漂移）而发生改变，具有电容Cs的LC谐振电路的频率相对变化量将小于简单的LC谐振电路。电容C3串联在节点2和节点3之间，当C3与Cv的电容值相当时，C3也将参与谐振，谐振频率由C3、Cv与Cx的串联电容与电感L决定。当C3大于Cv 3~5倍的时候，C3对谐振频率的影响可忽略不计。并联C3的作用是在接入电容Cx的基础上，进一步降低极间电容变化带来的不利影响，提高谐振网络的频率稳定性。

如图5所示，反馈电路包括电容C1和电容C2。有源器件的输出信号（P3端口）经过C1与C2分压后施加在输入端口（P2端口）形成正反馈，从而导致振荡。反馈系数F为 (C1+C2)/C1。反馈系数通过影响回路增益改变VCO的起振特性，太小不容易起振，太大则容易使电路的谐波分量增加。因此应根据实际情形合理选择C1与C2的比例。

如图6所示，接入电容Cx，其作用是为了提高振荡电路的频率稳定性。由于BJT存在极间电容Cbe和Cce，FET存在极间电容Cgs和Cds，极间电容并联在反馈电容C1、C2的两端，且这些电容值随着温度、电流等因素变化而变化，将导致电路谐振频率的改变。采用在谐振回路中串联电容Cx，取Cx的值较小于C1。由于Cx的电容很小，对射频信号表现出很大的容抗，因此LC谐振电路的射频信号仅有很少的一部分进入有源器件。这样可以显著降低极间电容对谐振网络的影响，使得整个谐振网络的谐振频率仅由LC谐振电路决定，不受反馈电容C1、C2和极间电容Cbe、Cce（或Cgs和Cds）的影响。相较于普通的Colpitts振荡电路，使得外加电压调谐振荡频率成为可能，且具有更大的频率调节范围。同时由于极间电容的电容值容易发生漂移且Q值很低，因此接入电容的使用提高了整个谐振网络的频率稳定性和网络Q值，降低了相位噪声。

结合以上各模块的原理，组成图7 所示的压控调谐选频网络电路结构，主要包括电源滤波电路、LC谐振电路、接入电容和反馈电路。反馈电路使有源器件的输出信号（P3端口）在输入端口（P2端口）形成正反馈，从而形成谐振。根据实际情形合理选择C1与C2的比例可方便设置反馈接入系数。

接入电容Cx降低了极间电容对整个谐振网络的影响，使得整个谐振网络的谐振频率仅由LC谐振电路决定，不受反馈电容C1、C2和极间电容的影响。不仅具有较大的频率调节范围，同时提高了频率稳定性和系统Q值。

LC谐振电路采用变容二极管Cv、Cs、C3和电感L串联构成LC谐振电路，完成振荡频率的选择功能。通过电调节改变Cv的电容值，从而实现对电路谐振频率的调节，实现智能化。此外，电容Cs的使用，将具有较高Q值的集成平板电容与变容二极管Cv串联，大大地提高了谐振电路的Q值，从而降低谐振电路的损耗。并联C3的作用是在接入电容Cx的基础上，进一步降低极间电容变化带来的不利影响，进一步提高谐振网络的频率稳定性。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种压控调谐选频网络，其特征在于：包括LC谐振电路、接入 电容、反馈电路和3个端口P1、P2、P3；

所述LC谐振电路包括电容Cs、电感L、变容二极管Cv和电容C3，所述电容Cs一端连接电容C3，另一端连接电感L，电容C3的另一端接地，电感L的另一端接变容二极管Cv的负极，变容二极管Cv的正极接地；

所述变容二极管Cv的负极通过端口P1连接外部控制电压源；

电容Cs与电容C3之间的结点通过接入电容连接端口P2，端口P2连接外部的有源器件的输入端；

有源器件的输出端连接端口P3，端口P3与P2之间连接反馈电路。

2.根据权利要求1所述的压控调谐选频网络，其特征在于：所述端口P1与LC谐振电路之间还通过电源滤波电路连接，所述电源滤波电路包括滤波电容C0和扼流元件，所述扼流元件连接于变容二极管Cv的负极与端口P1之间，所述滤波电容C0连接于变容二极管Cv的正极与端口P1之间。

3.根据权利要求2所述的压控调谐选频网络，其特征在于：所述扼流元件采用电感L0或电阻R0。

4.根据权利要求1所述的压控调谐选频网络，其特征在于：所述有源器件采用晶体管或场效应管，端口P2与有源器件的基级或栅极连接，端口P3与有源器件的发射极或源极连接。

5.根据权利要求1所述的压控调谐选频网络，其特征在于：所述反馈电路包括电容C1、C2，所述电容C1一端及连接端口P2，另一端连接电容C2，电容C2的另一端接地，电容C1、C2之间的结点连接端口P3。

6.根据权利要求4所述的压控调谐选频网络，其特征在于：所述接入电容包括电容Cx，电容Cx的容值<<电容C1的容值。